内燃机制造工艺学第二章机械加工质量

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1、1第二章机械加工质量第二章机械加工质量2.12.1 机械加工精度机械加工精度零件的质量：几何参数（形状、尺寸、表面粗糙度）、物理机械参数（强度、硬度等）、其它要求（耐磨、耐腐蚀性。密封性等）2.1.12.1.1 加工精度和加工误差加工精度和加工误差加工精度加工精度:零件加工后的实际几何零件加工后的实际几何参数（尺寸、位置和形状）与要求参数（尺寸、位置和形状）与要求的理想几何参数的的理想几何参数的符合程度符合程度称为加称为加工精度。工精度。公差等级表示公差等级表示。加工误差加工误差:零件加工后的实际几零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的何参数对理想几何参数的偏离程度偏离程度称为加工误差。称为

2、加工误差。数值表示数值表示。2.1.22.1.2 加工精度的内容加工精度的内容尺寸精度尺寸精度:指加工后零件表面本身指加工后零件表面本身及表面之间的实际尺寸值与理想值及表面之间的实际尺寸值与理想值的的接近程度接近程度。用标准公差等级来衡量，由公差表来查出。IT01、IT0、IT1 至 IT18。形状精度形状精度:指零件表面的实际形状指零件表面的实际形状2与理想形状的与理想形状的接近程度接近程度。有六项：直线度、平面度、线轮廓度、面轮廓度、圆度、圆拄度位置精度：指零件表面或线的实际位置精度：指零件表面或线的实际位置与理想位置的位置与理想位置的接近程度接近程度。有八项：（定向）平行度、垂直度、倾斜

3、度（定位）同轴度、对称度、位置度（跳动）圆跳动、全跳动2.1.32.1.3 获得加工精度方法获得加工精度方法1.1.获得表面尺寸精度的方法获得表面尺寸精度的方法试切法：试切法：箱体零件孔系的试镗加工、精密量快的的手动研磨。调整法：调整法：动对刀（动对刀（试切工件）静对刀静对刀（标准件和对刀块）在无心磨床上磨外圆、铣床上铣槽定尺寸刀具法定尺寸刀具法：如钻、绞孔、拉刀拉孔自动控制法自动控制法：如数控机床,P16 图 2-12.2.获得表面几何形状精度的方法：获得表面几何形状精度的方法：成形运动法成形运动法刀尖轨迹法刀尖轨迹法：依靠刀具与工件作相3对的成形运动。车圆拄面、刨平面成形刀具法：成形刀具法

4、：利用成形刀具加工的方法。如车刀车螺纹、成形刀车退刀槽、成形车刀车曲柄轴径。展成法展成法（范成法范成法）：以一定形状的刀具与工件按一定速比关系作展成运动，被加工表面是刀刃在展成运动中形成的与光滑表面逼近的包络面。如滚齿、插齿。4非成形运动法：非成形运动法：人工检验和整修。如画线平台、机床导轨检修、模具的精加工53.3.位置精度的获得方法位置精度的获得方法用工件加工表面进行安装找正的方用工件加工表面进行安装找正的方法：法：一次安装、多次安装夹具安装夹具安装2.22.2 影响加工精度的因素及其分析影响加工精度的因素及其分析2.2.12.2.1 造成加工误差的因素分析造成加工误差的因素分析工艺系统工

5、艺系统：机床、夹具、刀具和工件：机床、夹具、刀具和工件1.1.误差因素：误差因素：原理误差原理误差：近似加工运动和刀具轮近似加工运动和刀具轮廓廓（形状精度）（形状精度）机床、夹具、刀具的制造误差及其机床、夹具、刀具的制造误差及其加工前存在的误差因素加工前存在的误差因素磨损磨损（尺寸和位置精度）（尺寸和位置精度）工件的安装误差（位置精度）工件的安装误差（位置精度）调整误差调整误差（位置精度）（位置精度）加工中物理因素造成的误差加工中物理因素造成的误差切削力切削力等等工件、刀具变形工件、刀具变形切削热切削热等等工件、刀具热变形工件、刀具热变形加工后出现的误差加工后出现的误差内应力内应力工件变形工件

6、变形度量误差度量误差2.2.加工误差的性质加工误差的性质（P33.2.2.3P33.2.2.3 第二部分加工误差综合分析）第二部分加工误差综合分析）性质性质上分：上分：系统性系统性误差误差和和随机性随机性误差误差系统误差系统误差：加工误差的加工误差的方向方向和和大小大小保保6持持不变不变或随时间按或随时间按一定规律变化一定规律变化，成成为系统误差为系统误差。又可分为：常值常值系统误系统误差差和变值变值系统误差系统误差常值常值系统误差系统误差:机床、夹具、刀具和量具本机床、夹具、刀具和量具本身的制造误差及磨损；身的制造误差及磨损；加工中刀具的调整及在恒力加工中刀具的调整及在恒力作用下的变形引起的

7、作用下的变形引起的变值变值系统误差系统误差：机床机床、夹具夹具、刀具等在热平刀具等在热平衡前的热变形；衡前的热变形；加工中刀具的磨损。加工中刀具的磨损。随机性误差随机性误差：即在相同的工艺条件下即在相同的工艺条件下，加工一批零件时产生大小、方向不同加工一批零件时产生大小、方向不同且无变化规律的误差。且无变化规律的误差。原因原因：加工前毛坯或工件的本身误差加工前毛坯或工件的本身误差，如如：加工加工余量不均匀或材质软硬不等；余量不均匀或材质软硬不等；工件的定位误差；工件的定位误差；机床热平衡后的温度波动及工件残余应机床热平衡后的温度波动及工件残余应力变形等力变形等说明说明：引起误差的因素很多引起误

8、差的因素很多，它们作用的情况又它们作用的情况又是错综复杂。是错综复杂。实践证明：在一般无某种优势因素影响的情况下实践证明：在一般无某种优势因素影响的情况下，在机床上用调整法加工一批零件时得到的实验分在机床上用调整法加工一批零件时得到的实验分布曲线符合正态分布曲线。布曲线符合正态分布曲线。72.2.22.2.2 各种误差对加工精度的影响各种误差对加工精度的影响1.1.原理误差原理误差采用近似切削运动造成的误差采用近似切削运动造成的误差如：车削螺纹、活塞群部椭圆磨削时如：车削螺纹、活塞群部椭圆磨削时图图 2.12.1 空间复杂曲面的数控加工空间复杂曲面的数控加工三坐标数控铣削，每次走刀行间距：三坐

9、标数控铣削，每次走刀行间距：s=s=rh8r-r-球头刀半径；球头刀半径；h-h-允许的表面不平度允许的表面不平度用近似的刀具轮廓造成的误差用近似的刀具轮廓造成的误差如用如用盘形铣刀铣齿加工时盘形铣刀铣齿加工时，理论上对同一摸数理论上对同一摸数、不同不同齿数的齿形应有相应的摸数铣刀齿数的齿形应有相应的摸数铣刀，用一把铣刀加工同用一把铣刀加工同一摸数一摸数、齿数不同的齿轮齿数不同的齿轮基圆半径不同基圆半径不同，齿形不同齿形不同近似加工方法造成的误差近似加工方法造成的误差如用如用展成法滚齿加工时展成法滚齿加工时，因刀刃数有限因刀刃数有限，切削不连切削不连续续包络线是折线包络线是折线8图图2.2.2

10、 2铣齿时的齿形误差铣齿时的齿形误差图图2.2.3 3滚齿时的加工原理误差滚齿时的加工原理误差9102 2机床本身制造误差和磨损机床本身制造误差和磨损主要影响加工表面的主要影响加工表面的几何几何形状精形状精度、度、位置位置精度精度和和表面表面粗糙度。粗糙度。原因原因：机床主轴的轴颈圆度误差极其之间的同机床主轴的轴颈圆度误差极其之间的同心度误差；心度误差；机床主轴颈孔圆度误差极其之间的同心机床主轴颈孔圆度误差极其之间的同心度误差；度误差；轴承本身的误差。轴承本身的误差。1)1)主轴回转误差主轴回转误差：径向跳动径向跳动、轴向窜动轴向窜动、纯角度摆动；纯角度摆动；11图图 2.42.4 主轴回转误

11、差的三种基本形式主轴回转误差的三种基本形式纯径向跳动：纯径向跳动：原因：原因：主轴径、轴承的圆度误差及其间隙主轴径、轴承的圆度误差及其间隙引起加工表面的引起加工表面的圆度误差。圆度误差。车削外圆表面车削外圆表面敏感方向：敏感方向：Y Y 轴方向轴方向 Ry=Ry=y y非敏感方向：非敏感方向：Z Z 轴方向轴方向Rz=Rz=Z Z2 2/2R/2R0 012a.a.车床采用滑动轴承时车床采用滑动轴承时主轴径有圆度误差主轴径有圆度误差=工件成圆工件成圆度误差（椭圆形表面）度误差（椭圆形表面）轴承孔有圆度误差时轴承孔有圆度误差时=对加工对加工精度的影响很少精度的影响很少13图图 2.62.6 机床

12、主轴和轴承孔圆度误差对加工精度影响机床主轴和轴承孔圆度误差对加工精度影响b.b.主轴采用滚动轴承时主轴采用滚动轴承时主轴径有圆度误差主轴径有圆度误差=对加工精度对加工精度的影响很少的影响很少轴承内环有圆度误差时轴承内环有圆度误差时=工件成椭工件成椭圆形表面圆形表面轴承外环有圆度误差时轴承外环有圆度误差时=对加工精对加工精14度的影响很少度的影响很少在镗床镗孔时在镗床镗孔时a.a.采用滑动轴承时采用滑动轴承时主轴径有圆度误差主轴径有圆度误差=对加工精度对加工精度的影响很少的影响很少轴承孔有圆度误差时轴承孔有圆度误差时=工件成圆度工件成圆度误差（椭圆形表面）误差（椭圆形表面）b.b.采用滚动轴承时

13、采用滚动轴承时轴承内环的误差无影响轴承内环的误差无影响主轴径有圆度误差主轴径有圆度误差=对加工精对加工精度的影响很少度的影响很少轴承外环对镗床的误差会部分地轴承外环对镗床的误差会部分地传给工件传给工件=圆度误差圆度误差主轴的轴向串动主轴的轴向串动原因：原因：轴承端面跳动、轴承端面跳动、套筒端面与主轴回转轴线不垂直套筒端面与主轴回转轴线不垂直15不影响加工外圆和内孔的精度不影响加工外圆和内孔的精度。图图 2.82.8 端面跳动引起的轴向串动端面跳动引起的轴向串动加工端面时加工端面时，会产生端面与轴线的垂直度误差会产生端面与轴线的垂直度误差，产产生螺旋面：生螺旋面：向前串动的半周向前串动的半周右螺

14、旋面；右螺旋面；向后串动的半周向后串动的半周左螺旋面左螺旋面主轴的角度摆动：主轴的角度摆动：原因：原因：主轴两主轴颈主轴两主轴颈之间及床身之间及床身主轴颈主轴颈两孔之间同轴度误差两孔之间同轴度误差16单方向摆动单方向摆动车削外圆时仍可以得到车削外圆时仍可以得到一个外圆，但轴线有偏斜一个外圆，但轴线有偏斜两方向或圆周方向摆动两方向或圆周方向摆动车削时仍可车削时仍可以得到一个外圆，但有圆柱度误差以得到一个外圆，但有圆柱度误差镗孔时镗孔时=椭圆形的椭圆形的2)2)机床导轨的误差机床导轨的误差机床导轨的精度标准机床导轨的精度标准一般对机床有以下几方面的要求：一般对机床有以下几方面的要求：导轨在水平面的

15、直线度导轨在水平面的直线度导轨在垂直平面内的直线度导轨在垂直平面内的直线度导轨与导轨在垂直方向的平行度导轨与导轨在垂直方向的平行度一般机床一般机床，要求导轨在二个面内的直线度和两条导要求导轨在二个面内的直线度和两条导轨在垂直方向的平行度均为轨在垂直方向的平行度均为 10001000：0.020.02精密机床为精密机床为:10001000：0.010.0117机床导轨误差对加工精度的影响机床导轨误差对加工精度的影响导轨在水平面的直线度误差导轨在水平面的直线度误差图图 2.92.9 导轨在水平面内的误差导轨在水平面内的误差Y Y 及产生的加工误差及产生的加工误差影响影响:加工轴类零件加工轴类零件(

16、车销车销、磨削磨削)时时,刀尖相对刀尖相对工件轴线距离发生工件轴线距离发生y y，为敏感方向为敏感方向，将将会会 1 1：1 1 转化为工件圆度误差；转化为工件圆度误差；导轨中段外凸时导轨中段外凸时工件出现鼓形工件出现鼓形导轨中段内凹时导轨中段内凹时工件出现鞍形工件出现鞍形对平面磨床、龙门铣床没有影响。对平面磨床、龙门铣床没有影响。18导轨在垂直面的直线度误差导轨在垂直面的直线度误差图图 2.102.10 导轨在水平面内的误差导轨在水平面内的误差Z Z 及产生的加工误差及产生的加工误差影响影响:加工轴类零件加工轴类零件(车销、磨削车销、磨削)时时,导轨中导轨中段下凹段下凹或或上凸上凸，使，使刀

17、尖相对工件轴线发刀尖相对工件轴线发生生Z Z，为非敏感方向为非敏感方向，转化的工件圆度转化的工件圆度误差很小；误差很小；对对平面导轨磨床平面导轨磨床、龙门铣床龙门铣床、龙门铣床龙门铣床，19Z Z 为敏感方向，该方向的导轨直线度为敏感方向，该方向的导轨直线度误差将会误差将会 1 1：1 1 转化为加工误差转化为加工误差，造成加造成加工面的工面的“平面度误差平面度误差”。前后导轨在垂直方向的平行度误差前后导轨在垂直方向的平行度误差图图 2.112.11 前后导轨的平行度误差前后导轨的平行度误差影响影响:当车床两导轨之间在垂直方向存在平行度误当车床两导轨之间在垂直方向存在平行度误差时差时，使车床溜

18、板在移动中发生倾斜使车床溜板在移动中发生倾斜，产生摆产生摆动动，刀尖的运动轨迹变成一条空间曲线刀尖的运动轨迹变成一条空间曲线工件工件的圆柱度误差的圆柱度误差。车削、磨削外圆时：车削、磨削外圆时：HRyB 车床车床：23HB；外圆磨床外圆磨床：HB20导轨的不均匀磨损导轨的不均匀磨损图图 2.112.11 导轨磨损的误差导轨磨损的误差影响影响:当导轨有磨损下陷量时当导轨有磨损下陷量时，将使车床溜板在水平将使车床溜板在水平面内产生偏差面内产生偏差，刀尖在水平面内相对工件轴线刀尖在水平面内相对工件轴线产生产生y y 的位移，的位移，工件的圆柱度误差工件的圆柱度误差。HyaB 3)3)主轴轴线与导轨平

19、行度误差主轴轴线与导轨平行度误差当主轴回转轴线与导轨在水平面内不当主轴回转轴线与导轨在水平面内不平行时平行时圆锥体圆锥体当主轴回转轴线与导轨在垂直面内不当主轴回转轴线与导轨在垂直面内不21平行时平行时双曲面体双曲面体222222001xrX brr L-双曲面方程双曲面方程图图 2.132.13 主轴回转轴线与导轨在垂直面内不平行主轴回转轴线与导轨在垂直面内不平行4)4)传动链传动误差传动链传动误差要求各成形运动之间有准确的速度关系要求各成形运动之间有准确的速度关系是由工是由工件和切削刀具之间机床内传动链的精度来保证的件和切削刀具之间机床内传动链的精度来保证的，其其误差将直接影响各成形运动之间

20、速度关系精度。误差将直接影响各成形运动之间速度关系精度。各形成运动之间速度关系精度对零件各形成运动之间速度关系精度对零件加工表面形状精度的影响加工表面形状精度的影响 加工螺纹表面加工螺纹表面会产生螺纹表面导程误差会产生螺纹表面导程误差22DGVnPPcVd nd22 滚齿机加工齿型滚齿机加工齿型23造成齿轮齿型和圆周节距误差造成齿轮齿型和圆周节距误差GDGDZnCnZ减少传动链误差的措施；减少传动链误差的措施；重要是消除消除或减少减少传动链误差的来源a.a.提高提高机床内传动链各传动元件的机床内传动链各传动元件的加工和装配精度加工和装配精度；b.b.尽量尽量采用传动链极短的内传动采用传动链极短

21、的内传动；c.c.采用补偿传动的办法采用补偿传动的办法；即在机床内传动系统中加一个；即在机床内传动系统中加一个与传动误差大小相等与传动误差大小相等、方向相反的误差方向相反的误差，使它们相互抵使它们相互抵消。消。243.3.夹具误差夹具误差误差的来源：误差的来源：制造、相互位置、磨损制造、相互位置、磨损定位误差定位误差、加紧误差、对刀误差和导向误差、夹具的安装误差。加紧误差、对刀误差和导向误差、夹具的安装误差。对加工精度的影响：对加工精度的影响：直接刀具和工件之间相互位置，对加工误差的影响直接刀具和工件之间相互位置，对加工误差的影响取决于元件误差的方向和工件误差位置的敏感方向。取决于元件误差的方

22、向和工件误差位置的敏感方向。减少夹具误差的措施减少夹具误差的措施提高夹具的制造精度，一般夹具的精度为工提高夹具的制造精度，一般夹具的精度为工件公差的件公差的 1/21/21/31/3；采用耐磨材料的定位元件和导向元件。采用耐磨材料的定位元件和导向元件。4.4.刀具制造误差和磨损刀具制造误差和磨损刀具的制造误差对加工精度的影响刀具的制造误差对加工精度的影响一般刀具一般刀具:车刀、铣刀、刨刀、车刀、铣刀、刨刀、镗刀等镗刀等不影响不影响定尺寸刀具：钻头、绞刀、拉刀定尺寸刀具：钻头、绞刀、拉刀25等等直接影响尺寸直接影响尺寸成型刀具：成型车刀、铣刀及砂成型刀具：成型车刀、铣刀及砂轮，插齿刀、滚齿刀等轮

23、，插齿刀、滚齿刀等直接影直接影响形状和尺寸误差响形状和尺寸误差刀具的磨损刀具的磨损：切削性能变差切削性能变差、改变刀具和加工表面改变刀具和加工表面的相对位置的相对位置工件的加工精度工件的加工精度注意注意：应正确选择刀具材料及刀具切削部分的应正确选择刀具材料及刀具切削部分的几何形状、切削量和冷却液几何形状、切削量和冷却液。5.5.工件的定位和加紧误差（装夹误差）工件的定位和加紧误差（装夹误差）定位误差定位误差定位元件的造误差定位元件的造误差同夹具误差同夹具误差工件在夹具中的工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。夹具上的夹具上的定位元件不可能按基本

24、尺寸制造得绝对准确定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸它们的实际尺寸（或位或位置置）都允许在分别规定的公差范围内变动都允许在分别规定的公差范围内变动。同时同时，工件上的定位基准工件上的定位基准面也会有制造误差面也会有制造误差。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位元件制造不准确误差。变动量，称为定位元件制造不准确误差。26工件定位基准的工件定位基准的误差误差位置误差位置误差定位基准定位基准、设计基设计基

25、基准不重合误差基准不重合误差尺寸误差尺寸误差“基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。”注意：注意：定位基准与设计基准不重合时所产生的基准不重合误差，只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。27基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。安装误差安装误差（4 4 种）种）工件加紧时工件刚性差工件加紧时工件刚性差，夹紧力不夹紧力不均匀，产生弹性变形所引起的误差均匀，产生弹性变形所引起的误差夹紧时工件发生位移和偏移引起的夹紧时工件发生位移和偏移引起的误差误差工件定位基准面与夹具支

26、撑面之间接工件定位基准面与夹具支撑面之间接触变形所引起的误差触变形所引起的误差28重力变形的影响重力变形的影响6.6.工艺系统受力变形所引起的误差工艺系统受力变形所引起的误差机械加工工艺系统在切削力切削力、夹紧力夹紧力、惯性力惯性力、重力重力、传动力传动力等的作用下等的作用下，会产生相应的变形会产生相应的变形，从而破坏了刀具和工件之间的从而破坏了刀具和工件之间的正确的相对位置正确的相对位置，使工件的加工精度下降使工件的加工精度下降。如上图 a 示，车细长轴时，工件在切削力的作用下会发生变形，使加工出的轴出现中间粗两头细的情况；又如在内圆磨床上进行切入式磨孔时，上图b，由于内圆磨头轴比较细，磨削

27、时因磨头轴受力变形，而使工件孔呈锥形。工艺系统的静刚度工艺系统的静刚度a、刚度原始定义、刚度原始定义 J=y/b、工艺系统刚度、工艺系统刚度 JSp29特点：特点：相同相同作用力与位移之比作用力与位移之比不同不同所产主的位移，不只是作用力本身引起的所产主的位移，不只是作用力本身引起的也包括其它不同方向作用力共同作用的结果也包括其它不同方向作用力共同作用的结果注意：注意：工艺系统的刚度愈大，则受外力后引起的变形量工艺系统的刚度愈大，则受外力后引起的变形量就越小，所以提高工艺系统的刚度是提高加工精度，防止就越小，所以提高工艺系统的刚度是提高加工精度，防止切削时发生振动的主要措施。切削时发生振动的主

28、要措施。1)1)工艺系统刚度及其对加工精度的影工艺系统刚度及其对加工精度的影响响机床刚度及其对加工精度的影响机床刚度及其对加工精度的影响设工件设工件、刀具及夹具的刚度非常好刀具及夹具的刚度非常好，即变形可以即变形可以忽略不计忽略不计，机床的刚度差机床的刚度差，则则在切削力在切削力 F F 的作用的作用下，床头、尾架和刀架的位移量分别为：下，床头、尾架和刀架的位移量分别为：y y头头、y y尾尾和和 y y刀刀30由图知由图知：y y机机=y y刀刀+y+yx x;而而 y yx x=y y头头+K;+K;KXLyy尾头XKLyy尾头所以：所以：XLyyyyy刀尾头头机根据力矩平衡关系根据力矩平

29、衡关系,对对 O O 点取矩得：点取矩得：Fy XFL尾对对 O O点取矩得：点取矩得：Fy LXFL头由刚度定义得：由刚度定义得：FJy刀刀刀；FFy LXJJLy头头头头；FFy XJJLy尾尾尾头代入得：代入得：22111XLXFyJJLJLy机刀尾头当刀具位于工件中间位置时：当刀具位于工件中间位置时：X=L/2X=L/211144FyJJJy机刀尾头机床的刚度机床的刚度：221111yFJXLXJJLJLy机机刀尾头31注意：注意：机床的刚度随刀具所处的位置不同而不同机床的刚度随刀具所处的位置不同而不同，是是位置位置 X X 的函数；的函数；若床身若床身、工件的刚度很大工件的刚度很大，

30、变相可以忽略不计变相可以忽略不计，则刀尖的运动轨迹是抛物线（形状误差则刀尖的运动轨迹是抛物线（形状误差）；机床的刚度与相互配合件的接触刚度机床的刚度与相互配合件的接触刚度、结合件的结合件的夹紧力、摩擦力及间隙等有关。夹紧力、摩擦力及间隙等有关。说明：说明：机床部件由许多零件组成机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法无合适的简易计算方法，目前目前主要还是用实验方法来主要还是用实验方法来测定机床部件刚度测定机床部件刚度。分析实验曲线可知分析实验曲线可知，机床部件刚机床部件刚度具有以下特点：度具有以下特点：变形与载荷不成线性关系变形与载荷不成线性关系；加载曲

31、线和卸载曲线不重合加载曲线和卸载曲线不重合，卸载曲线滞后于加载卸载曲线滞后于加载曲线曲线。两曲线线间所包容的面积就是加载和卸载循环两曲线线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所损耗的能量中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接触变它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功；形功；第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点第一次卸载后，变形恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后经多次加载卸载后，加载曲加载曲线起点才和卸载曲线终点重合线起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小残余变形才逐渐减小到零；到零；机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小机床部件的

32、实际刚度远比我们按实体估算的要小。32工件刚度及其对加工精度的影响工件刚度及其对加工精度的影响工艺系统中如果工艺系统中如果工件刚度相对于机床工件刚度相对于机床、刀具刀具、夹具来说比夹具来说比较低较低，在切削力的作用下在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按材料力学有其最大变形量可按材料力学有关公式估算。关公式估算。最大弹性变形：最大弹性变形：223yyFLXXFJEILy工件工件对两端对两端 X=0X=0、X=LX=L 时，时，0y工件；对工件中点，X=L/2X=L/2 时，变形最大，为：时，变

33、形最大，为：348yF LEIy工件工件的刚度为：工件的刚度为：348yFEIJLy工件工件注意：注意：若使工件的弹性变形减小，要减小切削力，若使工件的弹性变形减小，要减小切削力，措施是减小切深措施是减小切深；或增加工件的刚度或增加工件的刚度，措施采用跟刀措施采用跟刀架、中心架。架、中心架。33刀具刚度及其对加工精度的影响刀具刚度及其对加工精度的影响外圆车刀在加工表面法线（外圆车刀在加工表面法线（y y）方向上的刚度很）方向上的刚度很大大，其变形可以忽略不计其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔镗直径较小的内孔，刀杆刀杆刚度很差，刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影刀杆受力变形对孔加工精

34、度就有很大影响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。响。刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算。最大变形量为：最大变形量为：33yF LEIy镗杆镗杆的刚度为：镗杆的刚度为：33yFEIJLy镗杆镗杆说明说明：L L 越大越大，镗杆的刚度越小镗杆的刚度越小，在切削力下镗在切削力下镗杆的弹性变形越大杆的弹性变形越大，产生圆柱度误差产生圆柱度误差。提高镗杆刚度提高镗杆刚度是提高镗孔加工的重要措施是提高镗孔加工的重要措施。工艺系统刚度的计算工艺系统刚度的计算在机械加工过程中在机械加工过程中，机床机床、夹具夹具、刀具和工件在切削力作刀具和工件在切削力作用下用下，都将分别产生变形都将分别产生变形 y y

35、机机、y y夹夹、y y刀刀、y y工工，致使刀具和被致使刀具和被34加工表面的相对位置发生变化，加工表面的相对位置发生变化，使工件产生加工误差。使工件产生加工误差。工艺系统刚度的计算：工艺系统刚度的计算：忽略忽略 y y夹夹、y y刀刀（设它们刚度很大（设它们刚度很大），则：则：22221113LXXXLXFyJJLJLEILyyy系工件机刀尾头系统的刚度为：系统的刚度为：222211113JLXXXLXJJLJLEIL系刀尾头说明：说明：工艺系统的刚度在沿工作轴线方向的各个位置时工艺系统的刚度在沿工作轴线方向的各个位置时变化的，因而加工后各个截面上的尺寸也不相等。变化的，因而加工后各个截面

36、上的尺寸也不相等。352)2)毛坯误差的复影规律毛坯误差的复影规律误差复映：误差复映：系统刚度不变，系统刚度不变，加工过程中，由于工加工过程中，由于工件的毛坯加工余量发生变化、工件材质不均等因素件的毛坯加工余量发生变化、工件材质不均等因素引起的切削力变化，使工艺系统变形发生变化，加引起的切削力变化，使工艺系统变形发生变化，加工后造成工件的表面误差与毛坯表面相类似称工后造成工件的表面误差与毛坯表面相类似称。从上图可以看出：从上图可以看出：12aa毛；12yy工件由前述知：由前述知：11yFyJ系；22yFyJ系从切削原理知：从切削原理知：0.75yyFFCSa则：则：0.751212yFCSyy

37、aaJ毛工件系误差复映系数：误差复映系数：0.751yFCSJ工件毛系36说明：说明：要使加工后工件误差小，保证：要使加工后工件误差小，保证：要毛坯误差小要毛坯误差小，常采用多次走刀来消除常采用多次走刀来消除；要使系数要使系数小小，采用提高系统刚度采用提高系统刚度，切削系数切削系数yFC小，进刀量小，进刀量 S S 小。小。7.7.工艺系统热变形所引起的误差工艺系统热变形所引起的误差工艺系统热变形工艺系统热变形:工艺系统会受到各种热的影响而工艺系统会受到各种热的影响而产生的温度变形。产生的温度变形。工艺系统在各种热源作用下，会产生相应的热变形，从而工艺系统在各种热源作用下，会产生相应的热变形，

38、从而破坏工件和刀具间正确的相对位置，造成加工误差。破坏工件和刀具间正确的相对位置，造成加工误差。据统计，由于据统计，由于热变形引起的加工误差约占总加工误差热变形引起的加工误差约占总加工误差的的40%40%70%70%不仅严重影响加工精度不仅严重影响加工精度；影响加工效率的提高影响加工效率的提高。实现数控加工后，加工误差不能再由人工进行补偿，全靠实现数控加工后，加工误差不能再由人工进行补偿，全靠机床自动控制机床自动控制热变形的影响特别重要。热变形的影响特别重要。工艺系统热变形的问题已经成为机械加工技术发展的一个工艺系统热变形的问题已经成为机械加工技术发展的一个重大研究课题。重大研究课题。工艺系统

39、的热平衡工艺系统的热平衡：当单位时间内传入和散发的热量当单位时间内传入和散发的热量相等时，工艺系统达到了热平衡状态。工艺系统的热变形相等时，工艺系统达到了热平衡状态。工艺系统的热变形也就达到了某种程度的稳定。也就达到了某种程度的稳定。在生产中需注意：在生产中需注意：机床在开始工作的一段时间内，其机床在开始工作的一段时间内，其温度场处于不稳定状态，其精度也是不稳定的，工作一定温度场处于不稳定状态，其精度也是不稳定的，工作一定时间后，温度才逐渐趋于稳定，其精度也比较稳定。时间后，温度才逐渐趋于稳定，其精度也比较稳定。精加工应在热平衡状态下进行。精加工应在热平衡状态下进行。37工艺系统的热源工艺系统

40、的热源内部热源内部热源a.a.切削热和磨削热切削热和磨削热被加工材料的塑性变形、前后刀面的摩擦功转化的被加工材料的塑性变形、前后刀面的摩擦功转化的热量热量=工件、刀具工件、刀具和切削和切削车削时：车削时：Q Q切切=F=FZ ZV VT Tk k铣、刨削时铣、刨削时传给工件传给工件 30%30%以下以下钻孔、卧式镗床时钻孔、卧式镗床时传给工件传给工件 50%50%以下以下磨削时磨削时工件工件 84%84%；砂轮；砂轮 12%12%；磨削；磨削 4%4%磨削区的温度达磨削区的温度达 10001000以上以上此外此外，切削热还会在机床内部产生所谓的切削热还会在机床内部产生所谓的“二次二次热源热源”

41、。如通过润滑油、冷却液的循环而散布到。如通过润滑油、冷却液的循环而散布到油池等各处油池等各处38b.b.摩擦热摩擦热机床运动零件（轴承、齿轮、导轨）的摩擦转机床运动零件（轴承、齿轮、导轨）的摩擦转变的热量变的热量，轴承与轴轴承与轴、齿轮之间齿轮之间、溜板与床身溜板与床身、摩擦离合器等摩擦离合器等特点：特点：温升的部位不同温升的部位不同c.c.转化热转化热机床动力源的热量消耗也会部分地转化为热机床动力源的热量消耗也会部分地转化为热。电机温升电机温升、油马达油马达、液压系统液压系统、冷却系统工作冷却系统工作时所发出的热量时所发出的热量外部热源外部热源环境温度环境温度辐射热辐射热阳光、照明及取暖设备

42、产生的辐射热阳光、照明及取暖设备产生的辐射热工艺系统受热变形引起的加工误差工艺系统受热变形引起的加工误差机床受热变形引起的加工误差机床受热变形引起的加工误差机床热变形会使机床的机床热变形会使机床的静态几何精度静态几何精度发生变化而发生变化而影响影响加工精度加工精度，其中主轴部件、床身、导轨、立拄，其中主轴部件、床身、导轨、立拄、工作台等部件的热变形，对加工精度的影响最大。工作台等部件的热变形，对加工精度的影响最大。机床各部分受热不同机床各部分受热不同（电气电气；液压液压；摩擦摩擦；切削切削；环境环境）形成温差形成温差变形变形（膨胀膨胀）不一致不一致破坏原几破坏原几何精度何精度影响工件加工精度。

43、影响工件加工精度。39各类机床其结构各类机床其结构、工作条件及热源形式均不相同工作条件及热源形式均不相同，因此机床各部件的温升和热变形情况是不一样的。因此机床各部件的温升和热变形情况是不一样的。车、铣、钻、镗类机床车、铣、钻、镗类机床：产生热变形的主要热源是产生热变形的主要热源是摩擦热及油池的发热摩擦热及油池的发热主轴承及主轴承及相连的床身温度相连的床身温度主轴箱受热变形主轴箱受热变形、主轴位置主轴位置水平面水平面内产生位移内产生位移。此外此外，会使主轴对机床工作台产生位移和倾斜会使主轴对机床工作台产生位移和倾斜，造成工件的位置误差；造成工件的位置误差；导轨凸导轨凸一台普通车床空转时，主一台普

44、通车床空转时，主轴热位移：轴热位移：水平面内在水平面内在 10um10um 以下以下；垂直面内为垂直面内为 180180200um200um 大型机床热变形大型机床热变形龙门铣、刨、导轨磨床、立式车床：龙门铣、刨、导轨磨床、立式车床：热源：热源：导轨副的摩擦热导轨副的摩擦热，环境温度，环境温度导轨磨床：砂轮架导轨磨床：砂轮架立柱；液压立柱；液压油池油池床身内，下高床身内，下高，中凸。中凸。导轨摩擦发热，床身的上部导轨摩擦发热，床身的上部温度高于下部，导轨中凸变温度高于下部，导轨中凸变形。形。40 磨床类：磨床类：热源：热源：高速砂轮高速砂轮主轴轴承的发热主轴轴承的发热和和液压系统的发热液压系统

45、的发热冷却液带走的摩擦热冷却液带走的摩擦热床身床身平面磨床平面磨床：砂轮架砂轮架立轴立轴；液压液压油池油池床身内床身内。床身的下部温度床身的下部温度高于上部，中凹变形。高于上部，中凹变形。导轨摩擦发热，床身的上部导轨摩擦发热，床身的上部温度高于下部，导轨中凸变形温度高于下部，导轨中凸变形。外圆磨床外圆磨床：砂轮架砂轮架倾斜倾斜工件直径工件直径工件头架工件头架倾斜倾斜锥度锥度双端面磨床双端面磨床：砂轮架、砂轮架、冷却液冷却液床身中部床身中部中凸中凸前端前端倾斜。倾斜。措施：措施：空转预热；连续加工不停车；空转预热；连续加工不停车；充分冷却充分冷却41工件热变形对加工精度的影响工件热变形对加工精度

46、的影响 对一些形状简单、对称的零件，如轴、套筒等，对一些形状简单、对称的零件，如轴、套筒等，主要切削热主要切削热，能较均匀地传如工件能较均匀地传如工件工件的尺寸精工件的尺寸精度、形状精度；度、形状精度；LL t 精磨外圆时，受热膨胀精磨外圆时，受热膨胀尺寸缩小尺寸缩小对用两顶针磨削零件时对用两顶针磨削零件时，两顶针不能伸缩两顶针不能伸缩，工件弯工件弯曲曲形状误差形状误差 钻孔后立即扩、绞孔钻孔后立即扩、绞孔冷却后冷却后尺寸超差尺寸超差 对刨削、铣削、磨削加工平面时对刨削、铣削、磨削加工平面时，工件单面受热工件单面受热，上下平面间产生温差上下平面间产生温差几何形状误差几何形状误差如：加工狭长件，

47、产生翘曲，见下图如：加工狭长件，产生翘曲，见下图28t LH42措施：措施：充分冷却；大直径砂轮，充分冷却；大直径砂轮，V V；粗、精加工；粗、精加工分开。分开。刀具受热变形对加工精度的影响刀具受热变形对加工精度的影响刀具热变形刀具热变形主要是由主要是由切削热切削热引起的，切削加工时虽引起的，切削加工时虽然大部分切削热又切削带走，传入刀具的热量并不然大部分切削热又切削带走，传入刀具的热量并不多多，但由于刀具体积小但由于刀具体积小，热容量小热容量小，导致刀具切削部导致刀具切削部分的温升急剧升高分的温升急剧升高，刀具热变形对加工精度的影响比刀具热变形对加工精度的影响比较显著。较显著。车外圆时，车外

48、圆时，车刀热变形车刀热变形会使工件产生圆拄度误会使工件产生圆拄度误差。差。连续切削连续切削（曲线（曲线 A A）时）时，刀具的热变形初期阶段刀具的热变形初期阶段增加很快，随后变得较增加很快，随后变得较缓慢，经过缓慢，经过 101020min20min 后便趋于热平衡状态。此后后便趋于热平衡状态。此后，43热变形变化量非常小。通常刀具总的热变形变化量非常小。通常刀具总的热变形量热变形量可可达达0.030.05mm.需注意：需注意：应合理选择切削用量和刀具几何参数，充分润应合理选择切削用量和刀具几何参数，充分润滑，已减少切削热，降低切削温度。滑，已减少切削热，降低切削温度。在生产中在生产中，注意注

49、意：工艺系统的热变形对粗加工加工精度的工艺系统的热变形对粗加工加工精度的影响一般不予考虑。精加工工艺系统热变形的影响不能忽影响一般不予考虑。精加工工艺系统热变形的影响不能忽视，保持热平衡状态。视，保持热平衡状态。8.8.工件内应力所引起的加工误差工件内应力所引起的加工误差基本概念基本概念内应力内应力-当外载荷去除后当外载荷去除后，仍残留在工件内部的应力仍残留在工件内部的应力内应力的成因：内应力的成因：内因：内因：由于金属内部宏观的或者微观的组织发生了不均匀由于金属内部宏观的或者微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的的体积变化而产生的外因：外因：热加工或者冷加工热加工或者冷加工 温度的变化伴随

50、着金相组织的变化温度的变化伴随着金相组织的变化 冷热不均，金相组织变化冷热不均，金相组织变化 切削加工，强烈的塑性变形引起表层应力切削加工，强烈的塑性变形引起表层应力几种产生内应力的工艺过程几种产生内应力的工艺过程毛坯加工制造中产生的内应力毛坯加工制造中产生的内应力铸造、锻造、焊接和热处理过程中，因热胀冷缩不匀及铸造、锻造、焊接和热处理过程中，因热胀冷缩不匀及44金相组织的转变。金相组织的转变。冷加工带来的内应力冷加工带来的内应力冷较直、冷扎制、冷压加工等，工件表面出现塑性变形冷较直、冷扎制、冷压加工等，工件表面出现塑性变形，产生内应力。产生内应力。切削加工的附加应力切削加工的附加应力切除金属

51、后切除金属后，破坏了工件的原有应力平衡破坏了工件的原有应力平衡应力重新应力重新分布和再平衡；分布和再平衡；高温高温、高压下高压下，局部表面层因不均匀的塑变形而产生局部表面层因不均匀的塑变形而产生内应力。内应力。热处理过程中产生的内应力热处理过程中产生的内应力各种各种热处理冷却过程中冷却速度不均匀引起的内应力热处理冷却过程中冷却速度不均匀引起的内应力；45失效过程冷却阶段的二次残余应力失效过程冷却阶段的二次残余应力消除内应力的措施消除内应力的措施改变加工工艺和加工用量改变加工工艺和加工用量人工失效和自然失效人工失效和自然失效敲击振动敲击振动合理设计结构合理设计结构特殊加工手段特殊加工手段9.9.

52、测量误差和调整误差测量误差和调整误差测量误差：测量误差：概念概念：是指实际尺寸是指实际尺寸（真值真值）与量具表示出的尺与量具表示出的尺寸（测量值）之差的差值寸（测量值）之差的差值精确测量是保证加工精度的基本条件。精确测量是保证加工精度的基本条件。如滚动轴承的滚珠，精度：如滚动轴承的滚珠，精度：0.5um0.01 um光波干涉测量原理光波干涉测量原理 引起测量误差的原因：引起测量误差的原因：量具与工件的相对位置不正确量具与工件的相对位置不正确46在度量过程中使用度量力不一致引起量具的变形在度量过程中使用度量力不一致引起量具的变形阿贝原则阿贝原则：零件的被测量线应与测量工具上的测量线零件的被测量线

53、应与测量工具上的测量线重合或者在其延长线上称为阿贝原则。重合或者在其延长线上称为阿贝原则。外径百分尺、测深尺等符合；游标卡尺不符合外径百分尺、测深尺等符合；游标卡尺不符合温度的影响（工件、量具热变形）温度的影响（工件、量具热变形）量具本身精度量具本身精度（制造制造、调整及磨损调整及磨损）人的因素：人的因素：读数误差读数误差47度 量 误 差 与 度 量 方度 量 误 差 与 度 量 方法、量具的精度有很法、量具的精度有很大关系，量具精度一大关系，量具精度一般控制在工件公差般控制在工件公差的的1/101/101/31/3调整误差调整误差是指在加工时是指在加工时，由于工艺系统没有调到应有的正确由于

54、工艺系统没有调到应有的正确位置而产生的加工误差位置而产生的加工误差包括：包括：机床的调整；机床的调整；夹具夹具的调整的调整；刀具；刀具的调整的调整不同的调整方式有不同的误差来源不同的调整方式有不同的误差来源试切法调整：试切法调整：度量误差度量误差：试切调整过程中由于度量失误或不准而引起误差试切调整过程中由于度量失误或不准而引起误差；加工余量误差加工余量误差：最小切削厚度太小最小切削厚度太小，以至刀刃打滑以至刀刃打滑；不起不起切削作用切削作用微量进给误差：微量进给误差：最后一刀容易出现爬行最后一刀容易出现爬行各机构调整：各机构调整：机构的制造精度机构的制造精度机构的灵敏度机构的灵敏度调整的准确性

55、调整的准确性样件或样板调整：样件或样板调整：样板本身的误差样板本身的误差对刀误差对刀误差48安装定位误差：安装定位误差：2.1.32.1.3 保证加工精度的途径保证加工精度的途径1.1.常用保证加工精度的方法常用保证加工精度的方法减少或消除原始误差法减少或消除原始误差法提高机床提高机床、夹具夹具、量具的精度量具的精度；控制工艺系统受热控制工艺系统受热、受力受力变形等，主要误差原因决定措施。如：变形等，主要误差原因决定措施。如：零件刚度低零件刚度低=减少零件受热变形减少零件受热变形精密零件加工精密零件加工=提高机床的几何精度提高机床的几何精度有型面零件有型面零件=减少成型刀具的形状误差及刀具的安

56、装误减少成型刀具的形状误差及刀具的安装误差。差。误差补偿法误差补偿法就是人为造就一种误差就是人为造就一种误差，去抵消加工中的误差去抵消加工中的误差，尽量尽量使两者大小相等、方向相反，达到减少误差使两者大小相等、方向相反，达到减少误差49误差转移法误差转移法机床加工精度达不到要求机床加工精度达不到要求，在工艺方法上在工艺方法上、夹具上想夹具上想办法办法，使机床的加工误差转移到不影响零件加工精度使机床的加工误差转移到不影响零件加工精度的方向上，也及非敏感方向上的方向上，也及非敏感方向上。如普通镗床精镗箱体孔系如普通镗床精镗箱体孔系就地加工法就地加工法如机床的就地修整、修整夹具的定位面等如机床的就地

57、修整、修整夹具的定位面等误差平均法误差平均法利用密切关系的表面如针阀等利用密切关系的表面如针阀等，相互比较相互比较、检查或配检查或配研，或者互为基准进行加工，使误差相互抵消。研，或者互为基准进行加工，使误差相互抵消。3.3.机械加工的经济精度机械加工的经济精度概念概念：是在正常生产条件下是在正常生产条件下。完成某工序所能经济地达到的完成某工序所能经济地达到的精度范围。精度范围。50同一种加工方法：同一种加工方法：B B 段段精度范围一定，使最经济的精度范围一定，使最经济的A A 段段误差小，说明即使切削用量误差小，说明即使切削用量、精度提高很小，成、精度提高很小，成本本加工方法太粗，即使采取措

58、施也难以达到高精度加工方法太粗，即使采取措施也难以达到高精度A A 段段即使加工精度要求很低，但加工成本降低很少，说即使加工精度要求很低，但加工成本降低很少，说明加工方法太细明加工方法太细对不同加工方法对不同加工方法：精度高于精度高于1 1 时时磨削磨削；精度介于精度介于1 1、2 2时时精车；精度低于精车；精度低于2 2 时时粗车。粗车。512.2.2.2.机械加工表面质量机械加工表面质量任何机械加工所得到的零件表面，实际上都不是完全理任何机械加工所得到的零件表面，实际上都不是完全理想的表面想的表面，实践表明实践表明，机械零件的破坏一般都是从表面开始机械零件的破坏一般都是从表面开始的的。这说

59、明零件的零件的这说明零件的零件的表面质量是至关重要的表面质量是至关重要的，它对产品它对产品的质量有很大影响的质量有很大影响。研究加工表面质量的目的研究加工表面质量的目的，就是要掌握机械加工的各种就是要掌握机械加工的各种工艺因素对加工表面质量工艺因素对加工表面质量影响的规律影响的规律，以便应用这些规律控以便应用这些规律控制加工过程制加工过程，最终达到提高表面质量最终达到提高表面质量、提高产品使用性能提高产品使用性能的的目的。目的。2.2.12.2.1 表面质量的概念表面质量的概念表面质量：表面质量：指指零件加工后表面层的状态零件加工后表面层的状态。包括：。包括：1.1.表面粗糙度和波度表面粗糙度

60、和波度表面粗糙度：表面粗糙度：即表面微观形状误差即表面微观形状误差，其大小是以表面的轮廓的算术，其大小是以表面的轮廓的算术平均偏差平均偏差 RaRa 或微观不平度或微观不平度 RzRz 表示。表示。521 1，150BH，11naiiRyn产生的原因产生的原因：切削刀痕、材料的塑性变形、工艺系统切削刀痕、材料的塑性变形、工艺系统的高频振动的高频振动表面波度表面波度即即介于宏观形状误差与表面粗糙度之间的周期性几介于宏观形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差何形状误差，其大小以波长，其大小以波长和波高和波高 H HB B表示的。表示的。：110mm;1150100HB产生的原因产生的原因：工

61、艺系统的低频振动、刀具的偏移工艺系统的低频振动、刀具的偏移53纹理方向：纹理方向：表面刀纹的方向表面刀纹的方向伤痕：伤痕：加工表面个别位置出现的缺陷加工表面个别位置出现的缺陷2.2.表面的物理和机械性能表面的物理和机械性能切削力和切削热的作用，使表面层的物理机械性能发生切削力和切削热的作用，使表面层的物理机械性能发生变化变化，主要有：主要有：表面的硬度表面的硬度加工表面因塑性变形而产生的冷作硬化。加工表面因塑性变形而产生的冷作硬化。一般硬化层：一般硬化层：0.050.3 mm;滚压可大几个滚压可大几个 mm。加工表面层的残余应力加工表面层的残余应力加工表面层因加工表面层因力和热的作用产生的残余

62、应力力和热的作用产生的残余应力零零件变件变形、表面曾产生裂纹形、表面曾产生裂纹疲劳强度疲劳强度表面层的金相组织表面层的金相组织加工表面层因加工表面层因切削热和磨削热引起的金相组织的变切削热和磨削热引起的金相组织的变化化表面硬度表面硬度3.3.各种加工方法达到的表面粗糙度和加各种加工方法达到的表面粗糙度和加工精度工精度表面粗糙度与加工精度的关系表面粗糙度与加工精度的关系54说明说明：一定的加工精度要有相应的表面粗糙度一定的加工精度要有相应的表面粗糙度，RaRa 太大太大尺寸尺寸精度精度。一般表面粗糙度。一般表面粗糙度 RaRa 不超过尺寸公差的不超过尺寸公差的 1/81/8。各种加工方法达到的表

63、面粗糙度和公差各种加工方法达到的表面粗糙度和公差等级等级2.2.2 表面纹理的形成及其影响因素表面纹理的形成及其影响因素1.1.表面粗糙度表面粗糙度对车削加工的表面（车、镗、铣对车削加工的表面（车、镗、铣），主要有：，主要有：几何因素、几何因素、塑性变形、机械加工振动塑性变形、机械加工振动等等刀具几何因素刀具几何因素车削车削主要是主要是刀刃的直线部分形成表面粗糙度刀刃的直线部分形成表面粗糙度，一般以一般以残留面积高度残留面积高度 H H 的大小来表示的大小来表示。影响残留面积高度影响残留面积高度 H H 的因素有：的因素有：进给量进给量 S S、主偏角、主偏角 k kr r、副主偏角副主偏角

64、k kr r刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径。55理论上：理论上：SHctgKrctgKr08SHr刀具几何因素产生的粗糙度，主要取决于刀具几何因素产生的粗糙度，主要取决于 H H，H H粗粗糙度糙度。理论粗糙度。理论粗糙度 RaRaH/4H/4，与实际有较大差距。，与实际有较大差距。原因：原因：切削过程中刀具刀口圆角及刀具后刀面的切削过程中刀具刀口圆角及刀具后刀面的挤压与摩挤压与摩擦擦，金属材料发生金属材料发生塑性变形塑性变形，使理使理想残留面积挤歪或想残留面积挤歪或沟纹加深沟纹加深；存在被存在被加工材料的性质及切削基理有关的物理因素加工材料的性质及切削基理有关的物理因素的变化。的变化。减少切削曾残

65、留面积的措施：减少切削曾残留面积的措施：减少减少进给量进给量 S S：减少减少刀具的刀具的主偏角主偏角 k kr r、副主偏角、副主偏角 k kr r；56增大刀具半径；增大刀具半径；提高刀具刃磨质量，避免提高刀具刃磨质量，避免刀口的粗糙度在工件表面刀口的粗糙度在工件表面“复映复映”；增大刀具前角，降低切增大刀具前角，降低切削过程中的振幅；削过程中的振幅；切削液，选择合适的切切削液，选择合适的切削液；削液；控制磨损值控制磨损值 VBVB。通常：通常：增大增大 k kr r或减小或减小 k kr r来减小来减小 RaRa磨削：磨削：磨削表面是由磨削表面是由沙粒形成的微刀刻划出的沟槽形成的沙粒形成

66、的微刀刻划出的沟槽形成的。几何因素的影响：几何因素的影响：单位面积上的刻痕越多，痕越的深单位面积上的刻痕越多，痕越的深度越均匀度越均匀RaRa还伴随着塑性变形；塑变还伴随着塑性变形；塑变RaRa沟槽的形成：沟槽的形成：57措施：措施：砂轮粒度要均匀；硬度与工件材料相适应；提高砂轮粒度要均匀；硬度与工件材料相适应；提高砂轮的线速度；降低工件的速度与切削深度。砂轮的线速度；降低工件的速度与切削深度。物理因素物理因素切削用量的影响切削用量的影响切削速度切削速度 V V、进给量进给量 S S 和切削深度和切削深度 t t 对对RaRa 有不同程度的有不同程度的影响。影响。切削速度切削速度 V V：积削瘤积削瘤：当以中等切削速度切削塑性教好的金属时当以中等切削速度切削塑性教好的金属时，切削切削区温度在区温度在 300300左右左右，刀尖附近的滞留层被冷却在前刀面上刀尖附近的滞留层被冷却在前刀面上形成瘤状硬金属块称为形成瘤状硬金属块称为积削瘤积削瘤积削瘤积削瘤的现象及形成条件的现象及形成条件：在金属切削过程中在金属切削过程中，常常有一些从切削和工件上来的金属常常有一些从切削和工件上来的金属58冷焊